CN103878893A - 多线切割机自动控制系统及方法 - Google Patents

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本发明涉及机床控制系统及方法，尤其涉及多线切割机自动控制系统及方法。包括牵引伺服、放线变频器、收线变频器、放线侧摆杆伺服、收线侧摆杆伺服、张力传感器、排线伺服、排线伺服传感器、PLC控制器、触摸屏操作界面。本发明提供的多线切割机自动控制系统及方法可对摆杆式的多线切割机进行张力控制，分别通过摆杆和收线、放线速度两个方面控制张力，保证张力控制的稳定性。

Description

多线切割机自动控制系统及方法
技术领域
本发明涉及机床控制系统及方法，尤其涉及多线切割机自动控制系统及方法。
背景技术
多线切割是指通过金属切割丝的高速往复运动，将半导体硅片等硬脆材料一次同时切割为数百片薄片。传统的切割丝张力控制方法，主要是通过根据放线侧张力测量值和收线侧张力测量值，分别控制调整放线伺服对主切割伺服的速度比和收线伺服对主切割伺服的速度比，这种控制方式比较单一，难以保证控制张力的稳定性。为此，出现了一种带有摆杆的多线切割机，结合摆杆的作用调整张力，为此需要为该摆杆式多线切割提供完整的控制系统及其方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种多线切割机自动控制系统及方法，用以解决摆杆式多线切割设备的控制问题，具体技术方案为：
多线切割机自动控制系统，包括以下部分，
（1）牵引伺服，控制牵引切割丝按预先设定的线速度运行到工作台的工位；
（2）放线变频器：控制放卷电机，使工字轮上的切割丝放入运行到工作台；
（3）收线变频器：控制收卷电机，收卷切割丝；
（4）放线侧摆杆伺服：为放线摆杆轴提供所需力矩，控制切割丝张力，并且读取码盘位置转化为放线变频器的PID反馈源；
（5）收线侧摆杆伺服：为收线摆杆轴提供所需力矩，控制切割丝张力，并且读取码盘位置转化为收线线变频器的PID反馈源；
（6）张力传感器，安装在导线轮上，采集放线和收线的张力信息；
（7）排线伺服：安装在排线装置上，将切割丝整齐均匀排列在工字轮上；
（8）排线伺服传感器：安装在排线装置输出端，采集排线点动信息；
（9）PLC控制器，包括以下部分：
传动系数控制程序：通过收线侧摆杆和放线侧摆杆不同位置，转换成模拟量输入，设定张力与收线侧摆杆伺服和放线侧摆杆伺服输出力矩的算法，根据放线的张力和收线的张力，进行张力与收线侧摆杆伺服、放线侧摆杆伺服输出力矩转换运算，调整所述放线侧摆杆伺服摆动幅度与牵引伺服的速度系数和收线侧摆杆伺服对牵引伺服的速度系数；设定线速度与牵引伺服、收线变频器、放线变频器的频率的系数；
动作控制程序：根据计算出的各个系数调整收线侧摆杆伺服、放线侧摆杆伺服、牵引伺服、收线变频器、放线变频器的动作幅度；
排线控制程序：根据排线传感器收集的信息进行判断，当需要调整排线，并且排线点距离较远，内含的虚拟主机程序模拟提供加减速程序，加减速时间可以通过触摸屏设定；
故障判断与保护：各个变频器、伺服的故障保护，断丝保护、排线保护；
逻辑控制程序：启设备停控制和一些外围设备的启停控制；
（10）触摸屏操作界面，通过该界面设定参数和人机对话。
多线切割机自动控制系统还包括：
放线侧摆杆下限传感器：当放线侧摆杆的行程达到下限发送信号；收线侧摆杆下限传感器：当收线侧摆杆的行程达到下限发送信号；可以进行放线侧摆杆下限保护、收线侧摆杆下限保护。
该系统的控制过程是：
牵引伺服控制牵引切割丝按预先设定的线速度运行到工作台的工位；
采集放线和收线的张力信息；
放线侧摆杆伺服读取码盘位置转化为放线变频器的PID反馈源；收线侧摆杆伺服读取码盘位置转化为收线线变频器的PID反馈源；设定张力与收线侧摆杆伺服、放线侧摆杆伺服输出力矩的算法，根据放线的张力和收线的张力，进行张力与收线侧摆杆伺服、放线侧摆杆伺服输出力矩转换运算，调整所述放线侧摆杆伺服摆动幅度与牵引伺服的速度系数和收线侧摆杆伺服对牵引伺服的速度系数；设定线速度与牵引伺服、收线变频器、放线变频器的频率的系数；
根据上述计算结果，动作控制程序调整收线侧摆杆伺服、放线侧摆杆伺服、牵引伺服、收线变频器、放线变频器的动作幅度。
另外，排线控制部分，根据排线传感器收集的信息进行判断，当需要调整排线，并且排线点距离较远，为排线调整装置动力提供加减速程序控制。
本发明提供的多线切割机自动控制系统及方法可对摆杆式的多线切割机进行张力控制，分别通过摆杆和收线、放线速度两个方面控制张力，保证张力控制的稳定性。
附图说明
图1为本发明控制的摆杆多线切割机结构示意图；
图2为本发明多线切割机自动控制系统的组成示意图；
图3为本发明多线切割机自动控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1和2所示，多线切割机自动控制系统，所述系统包括：
牵引伺服，控制牵引切割丝按预先设定的线速度运行到工作台1的工位；
放线变频器：控制放卷电机4，使工字轮上的切割丝放入运行到工作台1；
收线变频器：控制收卷电机5，收卷切割丝；
放线侧摆杆伺服：为放线摆杆轴2提供所需力矩，控制切割丝张力，并且读取码盘位置转化为放线变频器的PID反馈源；
收线侧摆杆伺服：为收线摆杆轴3提供所需力矩，控制切割丝张力，并且读取码盘位置转化为收线线变频器的PID反馈源；
放线侧摆杆下限传感器：当放线侧摆杆的行程达到下限发送信号；
收线侧摆杆下限传感器：当收线侧摆杆的行程达到下限发送信号；
张力传感器，安装在导线轮7上，采集放线和收线的张力信息；
排线伺服：安装在排线装置6上，将切割丝整齐均匀排列在工字轮上；
排线伺服传感器：安装在排线装置6输出端，采集排线点动信息；
PLC控制器，包括以下部分，
传动系数控制程序：通过收线侧摆杆和放线侧摆杆不同位置，转换成模拟量输入，设定张力与收线侧摆杆伺服、放线侧摆杆伺服输出力矩的算法，根据放线的张力和收线的张力，进行张力与收线侧摆杆伺服、放线侧摆杆伺服输出力矩转换运算，调整所述放线侧摆杆伺服摆动幅度与牵引伺服的速度系数和收线侧摆杆伺服对牵引伺服的速度系数；设定线速度与牵引伺服、收线变频器、放线变频器的频率的系数；
动作控制程序：根据计算出的各个系数调整收线侧摆杆伺服、放线侧摆杆伺服、牵引伺服、收线变频器、放线变频器的动作幅度；
排线控制程序：根据排线传感器收集的信息进行判断，当需要调整排线，并且排线点距离较远，内含的虚拟主机程序模拟提供加减速程序，加减速时间可以通过触摸屏设定；
故障判断与保护：各个变频器、伺服的故障保护，断丝保护、排线保护，放线侧摆杆下限保护、收线侧摆杆下限保护；
逻辑控制程序：启设备停控制和一些外围设备的启停控制；
触摸屏操作界面，通过该界面设定参数和人机对话。
该系统的控制方法是：
牵引伺服控制牵引切割丝按预先设定的线速度运行到工作台的工位；
采集放线和收线的张力信息；
放线侧摆杆伺服读取码盘位置转化为放线变频器的PID反馈源；收线侧摆杆伺服读取码盘位置转化为收线线变频器的PID反馈源；
通过收线侧摆杆和放线侧摆杆不同位置，转换成模拟量输入，设定张力与收线侧摆杆伺服和放线侧摆杆伺服输出力矩的算法，根据放线的张力和收线的张力，进行张力与收线侧摆杆伺服和放线侧摆杆伺服输出力矩转换运算，调整所述放线侧摆杆伺服摆动幅度与牵引伺服的速度系数和收线侧摆杆伺服对牵引伺服的速度系数；设定线速度与牵引伺服、收线变频器、放线变频器的频率的系数；
根据上述计算结果，动作控制程序调整收线侧摆杆伺服、放线侧摆杆伺服、牵引伺服、收线变频器、放线变频器的动作幅度。
另外，排线控制部分，根据排线传感器收集的信息进行判断，当需要调整排线，并且排线点距离较远，为排线调整装置动力提供加减速程序控制。

Claims (4)

1.多线切割机自动控制系统，其特征在于：包括以下部分，
（1）牵引伺服，控制牵引切割丝按预先设定的线速度运行到工作台的工位；
（2）放线变频器：控制放卷电机，使工字轮上的切割丝放入运行到工作台；
（3）收线变频器：控制收卷电机，收卷切割丝；
（4）放线侧摆杆伺服：为放线摆杆轴提供所需力矩，控制切割丝张力，并且读取码盘位置转化为放线变频器的PID反馈源；
（5）收线侧摆杆伺服：为收线摆杆轴提供所需力矩，控制切割丝张力，并且读取码盘位置转化为收线线变频器的PID反馈源；
（6）张力传感器，安装在导线轮上，采集放线和收线的张力信息；
（7）排线伺服：安装在排线装置上，将切割丝整齐均匀排列在工字轮上；
（8）排线伺服传感器：安装在排线装置输出端，采集排线点动信息；
（9）PLC控制器，包括以下部分：
传动系数控制程序：通过收线侧摆杆和放线侧摆杆不同位置，转换成模拟量输入，设定张力与收线侧摆杆伺服和放线侧摆杆伺服输出力矩的算法，根据放线的张力和收线的张力，进行张力与收线侧摆杆伺服、放线侧摆杆伺服输出力矩转换运算，调整所述放线侧摆杆伺服摆动幅度与牵引伺服的速度系数和收线侧摆杆伺服对牵引伺服的速度系数；设定线速度与牵引伺服、收线变频器、放线变频器的频率的系数；
动作控制程序：根据计算出的各个系数调整收线侧摆杆伺服、放线侧摆杆伺服、牵引伺服、收线变频器、放线变频器的动作幅度；
排线控制程序：根据排线传感器收集的信息进行判断，当需要调整排线，并且排线点距离较远，内含的虚拟主机程序模拟提供加减速程序，加减速时间可以通过触摸屏设定；
故障判断与保护：各个变频器、伺服的故障保护，断丝保护、排线保护；
逻辑控制程序：启设备停控制和一些外围设备的启停控制；
（10）触摸屏操作界面，通过该界面设定参数和人机对话。
2.根据权利要求1所述的多线切割机自动控制系统，其特征在于：还包括
放线侧摆杆下限传感器：当放线侧摆杆的行程达到下限发送信号；
收线侧摆杆下限传感器：当收线侧摆杆的行程达到下限发送信号；
可以进行放线侧摆杆下限保护、收线侧摆杆下限保护。
3.根据权利要求1或2所述的多线切割机自动控制方法，其特征在于：包括以下过程：
牵引伺服控制牵引切割丝按预先设定的线速度运行到工作台的工位；
采集放线和收线的张力信息；
放线侧摆杆伺服读取码盘位置转化为放线变频器的PID反馈源；收线侧摆杆伺服读取码盘位置转化为收线线变频器的PID反馈源；设定张力与收线侧摆杆伺服、放线侧摆杆伺服输出力矩的算法，根据放线的张力和收线的张力，进行张力与收线侧摆杆伺服、放线侧摆杆伺服输出力矩转换运算，调整所述放线侧摆杆伺服摆动幅度与牵引伺服的速度系数和收线侧摆杆伺服对牵引伺服的速度系数；设定线速度与牵引伺服、收线变频器、放线变频器的频率的系数；
根据上述计算结果，动作控制程序调整收线侧摆杆伺服、放线侧摆杆伺服、牵引伺服、收线变频器、放线变频器的动作幅度。
4.根据权利要求3所述的多线切割机自动控制方法，其特征在于：还包括根据排线传感器收集的信息进行判断，当需要调整排线，并且排线点距离较远，为排线调整装置动力提供加减速程序控制。
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Address after: 214072 Jiangsu province Wuxi City Liyuan Development Zone, Road No. 100, building five, floor four East

Patentee after: JIANGSU HEYI INTELLIGENT TECHNOLOGY CO.,LTD.

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Patentee before: JIANGSU HEYI MECHANICAL AND ELECTRICAL TECHNOLOGY CO.,LTD.

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Denomination of invention: Automatic control system and method of multi wire cutting machine

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Granted publication date: 20151118

Pledgee: Wuxi rural commercial bank Limited by Share Ltd.

Pledgor: JIANGSU HEYI INTELLIGENT TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2020990001449

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Pledgee: Wuxi rural commercial bank Limited by Share Ltd.

Pledgor: JIANGSU HEYI INTELLIGENT TECHNOLOGY CO.,LTD.

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